Методика оценки возможности использования спринклерной ауп

Принятые обозначения:

H - высота помещения, м;

H_кр - критическая высота расположения оросителя, выше которой не может быть достигнута температура термического разрушения колбы спринклерного оросителя, м;

K - коэффициент тепловой инерционности колбы, (с·м)^0,5;

k_S, k_T, k_f, , X - условные параметры;

L - максимальное расстояние между смежными спринклерными оросителями, м;

- коэффициент, учитывающий расположение оросителей;

q - тепловая мощность, выделяемая при горении с 1 м² пожарной нагрузки, кВт/м²;

r - расстояние между осью оросителя и осью конвективной колонки, м;

S_лик - защищаемая спринклерным оросителем круговая площадь, в пределах которой обеспечивается нормативная интенсивность орошения и гарантируется ликвидация пожара (соответствует паспортным данным оросителя), м²;

S_п - площадь пожара, м²;

T₀ - температура в помещении до пожара, °C;

T_г - температура газа в зоне расположения спринклерного оросителя, °C;

T_кол - текущее значение температуры колбы, °C;

T_пасп - паспортное значение номинальной температуры срабатывания спринклерного оросителя с колбой по ГОСТ Р 51043, °C;

- паспортное значение (или минимальное расчетное) скорости роста температуры газа в зоне расположения ДТПИ, достаточное для его срабатывания, °C/с;

t - текущее время, отсчитываемое с момента начала пожара, с;

t_{акт.изв} - время активации спринклерного оросителя от ДТПИ, с;

t_{акт.орос} - время активации спринклерного оросителя с колбой под воздействием температуры газа в зоне его расположения, с;

t_лик - время, соответствующее развитию пожара на площади S_лик, с;

t_упр - время задержки передачи управляющего сигнала с ДТПИ через приборы и каналы связи на спринклерный ороситель с управляемым пуском, с;

t_{упр.орос} - время активации спринклерного оросителя с управляемым пуском под воздействием управляющего сигнала с ДТПИ, с;

V - скорость распространения пламени по горизонтальной проекции пожарной нагрузки, м/с.

В.1 Принцип оценки возможности использования спринклерной АУП

В.1.1 Методика предназначена для оценки возможности применения спринклерной АУП или спринклерной АУП с принудительным пуском, проектируемой для защиты помещения от пожара класса A.

Использование спринклерной АУП допускается при выполнении следующих условий:

к моменту активации первого спринклерного оросителя площадь пожара S_п не превышает площади S_лик, защищаемой одним оросителем (см. рисунок В.1)

S_п < S_лик; (В.1)

время активации t_{акт.орос} оросителя меньше времени, соответствующего развитию пожара на площади S_лик

Если к моменту активации первого спринклерного оросителя условия (В.1) и (В.2) не выполняются, то использование спринклерной АУП может оказаться неэффективным и целесообразно использовать другие способы защиты, например, дренчерную АУП или спринклерную АУП с принудительным пуском.

В.1.2 Проверка выполнения условий (В.1) и (В.2) осуществляется при следующих допущениях:

а) используется зонная модель, согласно которой весь объем помещения разделяется на зону горения, зону конвективного движения продуктов горения и зону, не затронутую пожаром (рисунок В.1);

б) высота защищаемого помещения H; перекрытие защищаемого помещения горизонтальное; спринклерные оросители установлены непосредственно под перекрытием на расстоянии L друг от друга;

в) пожарная нагрузка размещена в помещении равномерно, поверхность пожарной нагрузки горизонтальная;

г) при пожаре с единицы площади пожара выделяется тепловая мощность q, пламя распространяется со скоростью V, а площадь пожара S_п имеет круговую форму, оцениваемую из выражения:

S_п = (Vt)²; (В.3)

д) продукты горения свободно и концентрично распространяются под перекрытием в горизонтальных направлениях и не накапливаются в припотолочном слое, влияние бокового воздушного потока на конвективную колонку незначительно;

е) максимальная величина расстояния r (рисунок В.1) определяется из выражения:

r = L, (В.4)

где - коэффициент, учитывающий расположение оросителей (если очаг пожара находится между оросителями, расположенными в линию, = 0,50; если очаг пожара находится в центре квадрата, образованного четырьмя оросителями, );

Рисунок В.1 - Расчетная схема

ж) инерционность колбы спринклерного оросителя характеризуется коэффициентом тепловой инерционности K;

з) теплоотдача от термочувствительной колбы к корпусу оросителя мала по сравнению с подводом к ней тепла из окружающей среды;

и) в течение времени t_{акт.орос} не происходит полного выгорания пожарной нагрузки на какой-либо части площади S_п;

к) активация спринклерного оросителя может происходить от термического разрушения колбы, в момент времени t_{акт.орос}, когда текущее значение температуры колбы T_кол достигнет паспортного значения номинальной температуры срабатывания оросителя T_пасп, т.е.:

T_кол = T_пасп; (В.5)

л) на момент пожара АУП полностью работоспособна, ее гидравлические параметры соответствуют нормативным требованиям настоящего свода правил (и в данной методике не рассматриваются).

В.1.3 Выполнение условий (В.1) и (В.2) обеспечивается, когда на момент достижения пожаром площади S_п = S_лик:

высота помещения меньше критической H < H_кр;

температура колбы T_кол оросителя оказывается не меньше номинальной температуры срабатывания T_пасп, т.е. T_кол T_пасп.

В.1.4 Для проверки первого условия рассчитывается высота H_кр, при превышении которой над очагом пожара не будет достигнута температура T_пасп:

Если условие (В.6) не выполняется, то для защищаемого помещения использование спринклерной АУП может оказаться неэффективным и целесообразно использовать другие способы защиты, например дренчерную АУП или спринклерную АУП с принудительным пуском.

В.1.5 В случае выполнения условия (В.6) осуществляется оценка температуры колбы T_кол к моменту достижения пожаром площади S_п = S_лик при максимально возможном расстоянии от оси очага пожара до спринклерного оросителя r = L/2.

Оценка значения температуры колбы T_кол осуществляется на основе решения уравнения теплового баланса колбы с учетом динамики температуры продуктов горения:

где k_S = 0,35k_fV^-4/3;

Если выполняется неравенство T_кол T_пасп (В.5), то спринклерная АУП может использоваться; если неравенство не выполняется, то целесообразно проверить возможность использования спринклерных оросителей с меньшим коэффициентом тепловой инерционности либо использовать другие способы защиты, например дренчерную АУП или спринклерную АУП с принудительным пуском.

В.2 Оценка времени активации спринклерного оросителя и площади пожара в момент активации спринклерного оросителя

В.2.1 Время активации t_{акт.орос} спринклерного оросителя может быть определено из решения уравнения:

T_пасп = T₀ + k_T[X + exp(-X) - 1], (В.8)

где X = 0,75k_ft_{акт.орос}^4/3.

Данные для интерполяционного определения времени активации спринклерного оросителя могут быть получены из графика, приведенного на рисунке В.2. По безразмерному параметру (T_пасп - T₀) / k_T определяется величина X, причем при (T_пасп - T₀) / k_T > 4 можно полагать:

X 1 + (T_пасп - T₀) / k_T. (В.9)

По величине X вычисляется искомое время активации оросителя:

t_{акт.орос} = (1,33X / k_f)^0,75. (В.10)

В.2.2 Площадь пожара S_п на момент активации спринклерного оросителя может быть оценена по выражению (В.3), полагая t = t_{акт.орос}:

S_п = (t_{акт.орос}V)². (В.11)

Рисунок В.2 - График для интерполяционного определения

времени активации спринклерного оросителя при термическом

разрушении колбы

Если при этом выполняются условия (В.1) и (В.2), то может быть сделан вывод об эффективности спринклерной АУП. В противном случае использование спринклерной АУП может оказаться неэффективным и целесообразно использовать другие способы защиты, например дренчерную АУП или спринклерную АУП с принудительным пуском.

В.3 Оценка времени активации спринклерного оросителя с управляемым приводом

В.3.1 АУП со спринклерными оросителями с управляемым приводом от извещателей пламени или от ДТПИ используется в том случае, если к водяным или пенным АУП предъявляются жесткие ограничения по времени срабатывания, например, при применении АУП для локализации или ликвидации пожаров в высотных стеллажных складах и т.п.

В.3.2 Время активации t_{акт.упр} спринклерного оросителя с устройством принудительного пуска складывается из времени активации t_{акт.изв} ДТПИ, времени передачи управляющего сигнала t_упр с ДТПИ через приборы и каналы связи на устройство принудительного пуска спринклерного оросителя и собственного времени срабатывания t_{упр.орос} устройства принудительного пуска оросителя:

t_{акт.упр} = t_{акт.изв} + t_упр + t_{упр.орос}. (В.12)

Значение t_упр зависит от конкретного проектного решения (выбранных технических средств - аппаратуры и линий передачи сигнала), значение t_{упр.орос} принимается по паспорту и составляет от 10 до 30 с.

В.3.3 При использовании для активации спринклерных оросителей извещателя пламени в данном расчете можно принять t_{акт.изв} = 0.

В.3.4 Активация ДТПИ происходит в момент времени t_{акт.изв}, когда скорость роста температуры продуктов горения dT_г / dt достигнет паспортного значения ДТПИ:

Время активации t_{акт.изв} спринклерного оросителя от ДТПИ может быть найдено из выражения:

Площадь пожара на момент активации спринклерного оросителя от ДТПИ может быть оценена по выражению

Полученные значения S_п и t_{акт.упр} проверяются на соответствие условиям (В.1) и (В.2), после чего делается вывод об эффективности принятого решения.

В.4 Ориентировочные сведения по мощности тепловыделения

В.4.1 Ориентировочные сведения по мощности тепловыделения с единицы поверхности пожарной нагрузки q и линейной скорости распространения пламени по горизонтальной плоскости V приведены в таблице В.1.

Таблица В.1

Вид пожарной нагрузки	q, кВт/м2	V, м/с
Верхняя одежда; ворс, ткани (шерсть и нейлон)	302,9	0,084
Резинотехнические изделия; резина, изделия из нее	396,0	0,018
Каюта с синтетической отделкой; дерево, ткани и отделка	237,0	0,018
Мебель: дерево и облицовка (90 + 10) % об.	201,6	0,015
Промтовары; текстильные изделия	400,8	0,007
Кабельный подвал/поток; кабели АВВГ и АПВГ	736,8	0,007
Радиоматериалы; полиэтилен, полистирол, полипропилен, гетинакс	626,4	0,014
Электротехнические материалы; текстолит, карболит	158,8	0,013
Электрокабель АВВГ; ПВХ-оболочка и изоляция	600,0	0,007
Электрокабель АПВГ; ПВХ-оболочка и полиэтилен	873,6	0,007
Телефонный кабель ТПВ; ПВХ и полиэтилен	294,1	0,0022
Лесопильный цех; древесина	207,0	0,058

Окончание таблицы В.1

Вид пожарной нагрузки	q, кВт/м2	V, м/с
Цех деревообработки; древесина	207,0	0,022
Цех сушки древесины; древесина		0,038
Производство фанеры: древесина и фанера (50 + 50) % об.	193,1	0,019
Штабель древесины; хвойный и лиственный лес	207,0	0,059
Хвойные древесные стройматериалы; штабель	82,8
Лиственные древесные стройматериалы; штабель	193,2
Клееные стройматериалы; фанера	165,6	0,017
Сырье для легкой промышленности; хлопок разрыхленный	344,4	0,045
Сырье для легкой промышленности; лен разрыхленный	329,7	0,05
Сырье для легкой промышленности: хлопок и капрон (75 + 25) % об.	204,1	0,028
Сырье для легкой промышленности; шерсть	436,0	0,028
Пищевая промышленность; пшеница, рис, гречиха и мука из них	136,0	0,005
Сырье и изделия из синтетического каучука	473,0	0,014
Склад льноволокна	317,1	0,071
Склад хлопка в тюках	283,9	0,0042
Склад бумаги в рулонах	120,8	0,005
Провода в резиновой изоляции типа КПРТ, ПТ, ВПРС	7257,6	0,005
Склад оргстекла (ПММА)	105,6	0,008
Цех производства фанеры	188	0,019
Кабели и провода: 75% об. (АВВГ, АПВГ, ТПВ) + 25% об. (КПРТ, ПР, ШРПС)	2077,0	0,0054
Дерево и лакокрасочное покрытие: 95% об. древесина + 5% об. (ФЛ + РХО)	319,7	0,015
Упаковочная тара: древесина, картон, полистирол (50 + 25 + 25) % об.	372,6	0,010
Автомобиль: 60% об. (резина, бензин) + 30% об. (искусственная кожа, ПВХ) + 10% об. эмаль	729,1	0,0068
Упаковка: бумага, картон, полиэтилен и полистирол (40 + 30 + 15 + 15) % об.	305,5	0,004
Вешала текстильных изделий	417,5	0,0078
Склад тары: древесина + картон + полистирол (50 + 25 + 25) % об.	373	0,010
Издательства, типографии	94	0,004
Выставочные залы, мастерские (дерево, ткани, краски)	213	0,016
Библиотеки, архивы; книги, журналы на стеллажах	160	0,010
Сценическая часть зрительного зала (древесина)	200	0,037
Общественные здания: мебель + линолеум ПВХ (90 + 10) % об.	190	0,015
Кабинет: мебель + бумага (75 + 25) % об.	181	0,042
Примечания: 1 Допускается использовать недостающие сведения по мощности тепловыделения с единицы поверхности пожарной нагрузки q и линейной скорости распространения пламени по горизонтальной плоскости V, приведенные в технической литературе. 2 Скорость распространения пламени V для первых 10 мин пожара принимается равной половине табличной: V* = 0.5V.

Приложение Г